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A través del estudio de los datos provistos por el magnetómetro VHM, a bordo de la sonda espacial Cassini-Huygens en órbita alrededor del planeta desde el año 2004, realizamos un relevamiento y análisis detallados de las ondas de ultra-baja frecuencia asociadas al choque de Saturno. Más específicamente, identificamos ondas lineales y no lineales que se generan en la región conectada magnéticamente al choque (foreshock). Asimismo, realizamos un análisis del choque de un planeta gigante como Saturno, sus límites y dependencias, y estudiamos como varían las componentes de campo magnético al atravesarlo. Además se estudió la correlación existente entre la presencia-ausencia de ondas y el ángulo entre la línea de campo magnético y la normal al choque en el punto de intersección By studying the data provided by the VHM magnetometer on board of the Cassini-Huygens spacecraft orbiting the planet since 2004, we conducted a global survey and detailed analysis of ultra-low frequency (ULF) waves associated with Saturn’s bow shock. More specifically, we identify linear and nonlinear waves generated in the region magnetically connected to the bow shock (i.e. the foreshock). In addition, we analyzed the bow shock of a giant planet like Saturn and study the variation of the magnetic field components as we pass through the bow shock. Also, we studied the correlation between the presence (or absence) of waves and the angle between the interplanetary magnetic field and the shock normal at the point of intersection Fil: Andrés, Nahuel. Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE). Buenos Aires. Argentina Fil: Gómez D.. Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE). Buenos Aires. Argentina Fil: Bertucci César. Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE). Buenos Aires. Argentina

JURY: H. RÈME, Professeur à l'Université Paul Sabatier (Président), G. CHANTEUR, Directeur de recherche au CNRS (Rapporteur), J-G. TROTIGNON, Chargé de recherche au CNRS (Rapporteur), M.H. ACUÑA, Directeur de recherche à la NASA (Examinateur), G. BELMONT, Directeur de recherche au CNRS (Examinateur), M. DOUGHERTY, Professeur à l'Imperial College (Examinateur), C. MAZELLE, Chargé de recherche au CNRS (Directeur de Thèse).; We analyze the solar wind interaction with Mars from Mars Global Surveyor (MGS) Magnetometer / Electron Spectrometer (MAG/ER) data in order to deduce constraints on non-thermal atmospheric escape mechanisms related to this interaction. We analyze high-amplitude highly coherent waves at the local proton cyclotron frequency never reported before. A theoretical study based on linear wave growth theory reveals that these waves are associated to the exospheric H+ pickup process. However, the characteristics of these waves and MHD Hall multi-fluid simulations suggest that nonlinear effects are involved in their origin. Theoretical studies are needed in order to establish constraints on exospheric model parameters and on the atmospheric loss rate from the properties of these waves. We also characterize the magnetic pileup boundary (MPB), a permanent plasma boundary located between the bow shock and the ionosphere. From a study of the magnetic field topology we demonstrate that the magnetic field line draping is strongly accelerated across the MPB. Equivalently, we demonstrate for the first time the existence of a MPB at Venus. Thus, the MPB is revealed to be a common boundary to all weakly magnetized, atmospheric bodies whose nature is deeply related to the multi-ion nature of their interaction.; Cette thèse s'intéresse à l'étude de l'interaction du vent solaire avec Mars à l'aide des données obtenues par les magnétomètres et le spectromètre d'électrons MAG/ER à bord de la sonde Mars Global Surveyor (MGS) pour en déduire des contraintes sur les mécanismes d'échappement non thermiques à l'issue de cette interaction. Tout d'abord, nous analysons des ondes de très grande amplitude et fortement cohérentes à la fréquence locale de giration des protons qui ont été observées pour la première fois. Une analyse théorique sur la génération de ces ondes dans le cadre de la théorie linéaire permet de les associer au phénomène d'implantation des H+ d'origine exosphérique. Pourtant, la nature de ces ondes ainsi que des simulations MHD Hall multi-fluide montrent que ces ondes ont une origine non linéaire. Des études théoriques supplémentaires seront donc nécessaires afin d'établir à partir des propriétés de ces ondes des contraintes sur les paramètres des modèles d'exosphère actuels et sur le taux d'échappement atmosphérique. D'autre part, nous caractérisons exhaustivement la frontière d'empilement magnétique (MPB), une frontière plasma permanente entre l'onde de choc et l'ionosphère. En particulier grâce à une étude de la topologie du champ magnétique, nous démontrons que l'enroulement de lignes de champ est fortement accéléré lorsque la MPB est franchie. Cette étude nous permet également de démontrer l'existence de la MPB autour de Vénus où la frontière n'avait jamais été identifiée. En conséquence, les résultats de cette thèse montrent que cette frontière est commune à tous les objets atmosphériques faiblement magnétisés et le fait que son existence est profondément liée à la nature multi-ionique de leur interaction.

JURY: H. RÈME, Professeur à l'Université Paul Sabatier (Président), G. CHANTEUR, Directeur de recherche au CNRS (Rapporteur), J-G. TROTIGNON, Chargé de recherche au CNRS (Rapporteur), M.H. ACUÑA, Directeur de recherche à la NASA (Examinateur), G. BELMONT, Directeur de recherche au CNRS (Examinateur), M. DOUGHERTY, Professeur à l'Imperial College (Examinateur), C. MAZELLE, Chargé de recherche au CNRS (Directeur de Thèse).; We analyze the solar wind interaction with Mars from Mars Global Surveyor (MGS) Magnetometer / Electron Spectrometer (MAG/ER) data in order to deduce constraints on non-thermal atmospheric escape mechanisms related to this interaction. We analyze high-amplitude highly coherent waves at the local proton cyclotron frequency never reported before. A theoretical study based on linear wave growth theory reveals that these waves are associated to the exospheric H+ pickup process. However, the characteristics of these waves and MHD Hall multi-fluid simulations suggest that nonlinear effects are involved in their origin. Theoretical studies are needed in order to establish constraints on exospheric model parameters and on the atmospheric loss rate from the properties of these waves. We also characterize the magnetic pileup boundary (MPB), a permanent plasma boundary located between the bow shock and the ionosphere. From a study of the magnetic field topology we demonstrate that the magnetic field line draping is strongly accelerated across the MPB. Equivalently, we demonstrate for the first time the existence of a MPB at Venus. Thus, the MPB is revealed to be a common boundary to all weakly magnetized, atmospheric bodies whose nature is deeply related to the multi-ion nature of their interaction.; Cette thèse s'intéresse à l'étude de l'interaction du vent solaire avec Mars à l'aide des données obtenues par les magnétomètres et le spectromètre d'électrons MAG/ER à bord de la sonde Mars Global Surveyor (MGS) pour en déduire des contraintes sur les mécanismes d'échappement non thermiques à l'issue de cette interaction. Tout d'abord, nous analysons des ondes de très grande amplitude et fortement cohérentes à la fréquence locale de giration des protons qui ont été observées pour la première fois. Une analyse théorique sur la génération de ces ondes dans le cadre de la théorie linéaire permet de les associer au phénomène d'implantation des H+ d'origine exosphérique. Pourtant, la nature de ces ondes ainsi que des simulations MHD Hall multi-fluide montrent que ces ondes ont une origine non linéaire. Des études théoriques supplémentaires seront donc nécessaires afin d'établir à partir des propriétés de ces ondes des contraintes sur les paramètres des modèles d'exosphère actuels et sur le taux d'échappement atmosphérique. D'autre part, nous caractérisons exhaustivement la frontière d'empilement magnétique (MPB), une frontière plasma permanente entre l'onde de choc et l'ionosphère. En particulier grâce à une étude de la topologie du champ magnétique, nous démontrons que l'enroulement de lignes de champ est fortement accéléré lorsque la MPB est franchie. Cette étude nous permet également de démontrer l'existence de la MPB autour de Vénus où la frontière n'avait jamais été identifiée. En conséquence, les résultats de cette thèse montrent que cette frontière est commune à tous les objets atmosphériques faiblement magnétisés et le fait que son existence est profondément liée à la nature multi-ionique de leur interaction.

La presente tesis propone, como objetivo general, contribuir al estudio de los plasmasastrofísicos presentes en los alrededores y dentro de diferentes magnetósferasinducidas en el sistema solar, más específicamente las de Marte, Titán, Venus y elcometa P/Halley. Utilizando mediciones provistas por distintas misiones espacialesconjuntamente con herramientas teóricas, se estudian propiedades fundamentalesde las mismas y su relación con los distintos fenómenos de transferencia de energíay cantidad de movimiento entre cada uno de dichos objetos y el plasma que losrodea. Específicamente, se determinan propiedades de ondas de plasma observadas enlas cercanías de Marte y Venus por las sondas Mars Global Surveyor (MGS) y Venus Express (VEX) y su relación con inestabilidades microscópicas que derivande la interacción de sus exósferas con el viento solar. A tal fin se utiliza como marcoteórico general la descripción magnetohidrodinámica (MHD), aunque teniendo encuenta también efectos adicionales tales como la corriente de Hall y otros derivadosa partir de la teoría cinética. A partir de modelos teóricos advertimos que las ondasobservadas proveen evidencia indirecta de la pérdida de neutros atmosféricos enambos planetas. Asimismo, a partir de las ecuaciones MHD también modelamos la estructuraglobal de las magnetósferas inducidas y su dependencia con las variaciones delmedio circundante, obteniendo resultados concordantes con observaciones de lamorfología magnética provistas por MGS en el entorno marciano. La morfologíamagnética es también estudiada en el entorno del cometa Halley (en estado activo)por medio de observaciones provistas por la sonda Vega-1, permitiendo complementarestudios previos acerca de las discontinuidades situadas dentro de esta clasede magnetósferas. Gracias a observaciones provistas por la sonda Cassini, se investigarontambién los procesos de aceleración de partículas cargadas provenientes dela atmósfera de Titán. Dichos estudios muestran la importancia de las fuerzas detensión magnética en estos entornos y nos permiten derivar estimaciones del flujode partículas que pierde dicho satélite. En síntesis, el trabajo efectuado en esta tesis se ha centrado en la compleja interacción de los objetos atmosféricos mencionados con sus respectivos entornos deplasma magnetizados y ha permitido, entre otras cosas, evaluar distintos procesosde transferencia de energía y cantidad de movimiento. The main goal of the present thesis is to contribute to the study of the astrophysicalplasmas in the surroundings and within different induced magnetospheres (IMs) inthe solar system, more specifically those of Mars, Titan, Venus and Halley's comet. By making use of measurements provided by different space missions together withtheoretical tools, we study fundamental properties of these environments and theirrelationship with different phenomena of transfer of energy and linear momentumbetween each of these objects and the plasma around them. Specifically, we determine properties of the plasma waves observed by the Mars Global Surveyor (MGS) and Venus Express spacecrafts in the surroundings of Mars and Venus, and their relationship with microscopic instabilities that ariseas a result of the interaction of their exospheres with the solar wind. To thisend, we use the magnetohydrodynamic (MHD) description as a general theoreticalframework, taking also into account additional effects such as the Hall current andother kinetic effects. From theoretical models, we find that these waves provideindirect evidence of the loss of neutral atmospheric particles in both planets. Additionally, by making use of the MHD equations, we model the global structureof the IMs and its response to variabilities on the surrounding medium. Ourresults are in agreement with observations of the magnetic field morphology obtainedby MGS in the Martian environment. The magnetic field morphology isalso studied in the surroundings of Halley's comet (in active state) by means ofmeasurements provided by the Vega-1 spacecraft. This allows to complement previousworks about the discontinuities located inside this kind of magnetospheres. Thanks to measurements provided by the Cassini spacecraft, we also investigatethe acceleration processes of charged particles originated in the atmosphere of Titan. These studies show the importance of the magnetic tension forces in theseenvironments and allow to derive estimates of the flux of particles that escapefrom this moon. In summary, the work performed in this thesis has been focused on the complexinteraction between the previously mentioned atmospheric objects and their respectivemagnetized plasma environments. Among other things, the present studyhas allowed to evaluate different processes of transfer of energy and linear momentum. Fil: Romanelli, Norberto Julio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Si bien la dinámica macroscópica de los plasmas en el medio interplanetario se estudiaadecuadamente a través de una descripción magnetohidrodinámica (MHD),a escalas más peque˜nas comienzan a manifestarse efectos cinéticos que producenconsecuencias observables. La presente Tesis propone investigar y entender algunosfenómenos físicos que requieren apartarse de la descripción MHD tradicional,tales como el efecto Hall y la inercia electrónica. En particular, se estudiarála generación y distribución de ondas de ultra-baja frecuencia asociadas alas magnetosferas planetarias, la importancia de la inercia electrónica en procesosde reconexión magnética no-colisional y el estudio del espectro de energía electromagnética en las peque˜nas escalas en el viento solar. El estudio teórico-numéricode estos fenómenos se complementará con el análisis de mediciones in-situ desatélites orbitando alrededor de planetas con campo magnético intrínseco, como la Tierra o Saturno. Palabras claves: magnetohidrodinámica, efectos cinéticos, turbu-lencia, reconexión magnética, ondas de ultra-baja frequencia The one-fluid magnetohydrodynamics (MHD) describes space plasma phenomenaat macroscopic temporal and spatial scales. However, this description is no adequatewhen small-scale processes become significant. In this Thesis, we theoreticallydescribe small-scale plasma processes observed in different regions of the interplanetarymedium. In particular, we focus our attention on the turbulent nature of thesolar wind, collisionless magnetic reconnection, and the generation and distributionof ultra-low frequency waves in planetary foreshocks. The theoretical andnumerical study will be complemented with the analysis of in-situ measurementsprovided by Cassini and Cluster spacecrafts. Keywords: magnetohydrodynamics, kinetic effects, turbulence, mag-netic reconnection, ultra-low frequency waves Fil: Andrés, Nahuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.